KR101987921B1 - 여왕벌의 위치를 추적하는 장치 및 방법 - Google Patents

여왕벌의 위치를 추적하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

여왕벌에 부착된 자기 태그의 자기 신호를 센싱하여 여왕벌의 위치를 추적하는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 장치는, 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 복수개의 자기 센서가 배열되는 센서부; 센싱된 데이터를 센서부로부터 입력받고, 센서의 동시 측정을 위해 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부; FPGA부로부터 변환된 비트 스트림을 입력받고, 입력된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 MCU(Micro Controller Unit)부; 및 MCU부로부터 계산된 여왕벌의 3D 위치를 입력받아 시각적으로 출력하는 표시부를 포함한다.

Description

여왕벌의 위치를 추적하는 장치 및 방법{Apparatus for tracing location of queen bee and method thereof}
본 발명은 여왕벌의 위치 추적 기술로서, 보다 구체적으로, 여왕벌에 부착된 자기 태그를 센싱하여 여왕벌의 위치를 표시하여 추적하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
양봉 농가에서는 여왕벌 존재 여부, 채밀(꿀을 뜸), 산란 상태, 병해충 발생 유무, 분봉(새 여왕벌의 출현으로 구 여왕벌과 일벌을 새 벌통으로 분리), 강군(벌들의 수에 따른 세력) 여부, 내검(벌통의 내부 상태 점검) 등 수많은 작업 과정을 수행하며, 이 과정에서 벌통 내의 여왕벌의 위치를 확인하는 일은 가장 먼저 해야 하는 일이다.
국내의 양봉 농가는 약 20,000 농가가 되며, 경기도의 경우, 전국의 10%인 2,000 농가가 있으며, 농가당 평균 양봉 규모는 약 100군 정도이다. 양봉 농번기의 양봉 농가에서는 거의 매일 벌통을 관리하고 있으며, 일반적으로 양봉 작업 과정에서 여왕벌의 존재 여부와 위치를 파악하는데 약 1통당 20분 가량의 시간이 소요된다.
여기서, 양봉 농가의 노력 절감, 생산성 향상을 위해 여왕벌의 위치 추적 장치의 개발은 시급히 요구되며, 양봉 작업 특성상 휴대가 간편하고, 위치 파악을 최 단시간으로 축소할 수 장치의 개발이 필요하다.
특히, 벌통 내에서의 여왕벌 위치는 정확하고 신속하게 확인될수록 작업 속도가 빨라져서 작업이 용이해진다. 따라서, 여왕벌의 수평 위치뿐만 아니라 벌통 내부의 수직 위치를 정확히 알고 확인하면 벌들에게 스트레스를 주지 않고 정확하게 여왕벌의 위치 및 벌통 내부를 확인할 수 있다.
한국등록특허 10-1677420(2016.07.13)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 인식하에 창출된 것으로서, 여왕벌에 자기 태그를 부착하고, 자기 센서를 통해 자기 태그의 자기 신호를 센싱하여 여왕벌의 위치를 3D 위치로 계산하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 자기 센서에 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 연결하여 자기 센서가 측정한 자기 신호의 센싱 값을 고속으로 처리하여 데이터 스트림으로 변환하는 데 있다.
또한, 자기 센서에 의해 측정된 센싱 값은 자이로 센서의 측정 값으로 보정하여 장치의 불균형이나 흔들림같은 측정 오류를 제거하는데 있다.
일 측면에 따른, 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 장치는, 상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 복수개의 자기 센서가 배열되는 센서부; 센싱된 데이터를 상기 센서부로부터 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부; 상기 FPGA부로부터 변환된 비트 스트림을 입력받고, 입력된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 MCU(Micro Controller Unit)부; 및 상기 MCU부로부터 계산된 여왕벌의 3D 위치를 입력받아 시각적으로 출력하는 표시부를 포함한다.
상기 장치는 휴대용 장치로 제작되고, 상기 센서부가 벌통 외부의 일면에 위치하여 벌통 내부에 있는 상기 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 센싱한다.
상기 장치는 내장된 충전식 2차 전지의 전원 및 가정용 전원을 이용하여 장치내 전원을 공급하는 전원부를 더 포함한다.
상기 센서부는, 상기 자기 태그로부터 x,y,z 축에 기반된 각각의 자기 신호 세기를 센싱한다.
상기 FPGA부는, 복수개의 자기 센서와 연결되고, 연결된 각 자기 센서로부터 출력된 상기 센싱된 데이터에서 자기 센서의 식별 정보를 제거하여 자기 센서의 센싱 값이 나열되는 상기 비트 스트림으로 변환 처리한다.
상기 장치는 장치의 방위 변화를 센싱하는 자이로 센서부를 더 포함하고, 상기 MCU부는, 상기 자이로 센서로부터 센싱 값을 입력받고, 입력된 센싱 값으로 상기 입력된 비트 스트림의 위치 값을 보정한다.
상기 MCU부는, 입력된 비트 스트림의 각 자기 센서별 위치 값을 대응되는 이전 주기의 위치 값과 비교하여 가장 변화량이 큰 상위 3개의 자기 센서를 결정하고, 결정된 3개의 자기 센서의 위치 값의 내적을 계산하고, 계산된 내적의 위치를 상기 여왕별의 3D 위치로 정한다.
상기 MCU부는, 여왕벌의 움직임에 따른 오차 변화량을 제거하기 위해, 상기 변화량이 허용 범위 변화량에 포함되는 경우에 한하여 가장 변화량이 큰 상위 3개의 자기 센서로 결정한다.
상기 MCU부는, 각 센싱 주기마다 계산된 상기 여왕벌의 3D 위치를 여왕벌의 위치 추적 정보로 저장하고, 상기 표시부는, 상기 위치 추적 정보를 입력받아 여왕벌의 이동 경로를 출력한다.
상기 MCU부는, 상기 위치 추적 정보를 이용하여 여왕벌의 위치 범위 및 움직임 변화량 범위를 포함하는 패턴 정보를 생성한 이후로, 생성된 패턴 정보와 상기 여왕벌의 3D 위치를 비교하여 상기 범위를 초과할 경우, 내검 알림을 상기 표시부로 출력한다.
상기 표시부는, 상기 여왕벌의 3D 위치를 이용하여 xy 평면의 위치를 표시하고, z축의 높이 값을 레벨별로 표시한다.
다른 측면에 따른, 장치가 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 방법은, 배열된 복수개의 자기 센서를 통해 상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 단계; FPGA(Field Programmable Gate Array)를 통해, 센싱된 데이터를 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 단계; 변환된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 단계; 및 계산된 여왕벌의 3D 위치를 출력하여 시각적으로 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 여왕벌에 부착된 자기 태그의 자기 신호를 3D 센싱하여 정확한 여왕벌의 3D 위치를 사용자에게 알려줄 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 센서와 MCU 사이에 FPGA를 연결함으로써, FPGA에 의해 복수개의 자기 센서가 3D 센싱한 값의 동시 처리 및 고속 처리를 제공하여 MCU의 처리 부하를 경감시킨다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 센서에 의해 센싱된 값은 자이로 센서의 값으로 보정하여 기준되는 xyz 축을 기준으로 정확한 여왕벌의 위치를 계산한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 각 주기마다 센싱된 여왕벌의 3D 위치를 이용하여 패턴 정보를 생성하고, 생성된 패턴 정보와 당해 주기의 여왕벌 3D 위치를 판단하여 패턴의 범위를 초과할 경우 작업자의 내검 알림을 출력하여 작업자의 양봉 작업을 지시할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여왕벌 위치 추적 장치의 예시도이다.
도 2는 도 1의 여왕벌 위치 추적 장치의 표시 장치의 예시도이다.
도 3은 도 1의 여왕벌 위치 추적 장치의 개략적 내부 구성도이다.
도 4는 도 3의 FPGA부의 연결 구조의 예시도이다.
도 5는 도 3의 여왕벌 위치 추적 장치의 데이터 처리의 예시도이다.
도 6은 도 3의 여왕벌 위치 추적 장치가 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 여왕벌 위치 추적 방법의 개략적 순서도이다.
도 8은 도 1의 여왕벌 위치 추적 장치의 사용 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여왕벌 위치 추적 장치(100)의 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 여왕벌 위치 추적 장치(100)는 기판 및 표시 장치(101)를 포함한다. 상기 기판은 센서, 처리 회로, 프로세서, 메모리 등의 회로 소자로 구현될 수 있다. 표시 장치(101)는 여왕벌의 3D 위치를 화면에 출력한다.
상기 여왕벌 위치 추적 장치(100)가 휴대용 장치로 제작될 수 있다, 휴대용의 위치 추적 장치(100)는 덮개로 닫힌 벌통(110)의 상면 위에 놓여져 벌통 안에 있는 여왕벌의 자기 태그(130)의 3D 위치를 센싱하여 위치를 계산한다. 계산된 여왕벌의 3D 위치는 표시 장치(101)를 통해 출력되고, 사용자는 표시 장치(101)에 표시된 위치로 벌통 내부에서 여왕벌이 어느 위치에 있는지를 파악할 수 있다.
여기서, 여왕벌 위치 추적 장치(100)가 센싱 주기마다 계산된 여왕벌의 3D 위치를 여왕벌의 위치 추적 정보로 저장하면, 저장된 정보를 이용하여 표시 장치(101)는 여왕벌의 이동 경로를 출력할 수 있다. 출력된 여왕벌의 이동 경로는 여왕벌의 건강 상태, 벌통의 재배 환경 등을 파악하는데 이용할 수 있다.
상기 벌통(110)은 다양한 형상을 가질 수 있으며 특별한 제한을 두지 않는다. 벌통(110)의 외부에 여왕벌 위치 추적 장치(110)가 놓여지면, 여왕벌 위치 추적 장치(100)는 벌통(100) 내부에 있는 여왕벌의 위치를 실시간으로 센싱하여 위치를 표시 장치(101)로 출력한다.
상기 자기 태그(130)는 자기장을 생성하는 소형의 자석 태그로서 여왕벌의 등 뒤에 부착된다. 여왕벌에 부착된 자기 태그(130)는 여왕벌의 이동 및 활동성에 영향을 주지 않는다.
따라서, 양봉 농가의 관리자는 내검 및 벌통 관리의 작업시 벌통(110)의 덮개를 열 필요없이 외부에서 여왕벌 위치 추적 장치(100)를 통해 여왕벌의 위치를 실시간으로 확인할 수 있다. 여왕벌의 위치를 확인하는 작업이 여왕벌 위치 추적 장치(110)로 인해 자동화됨으로써 속도가 빨라져 노동력이 절감되고, 간편화된 양봉 관리로 인해 꿀 생산량이 증가된다. 양봉 작업에 여왕벌 위치 추적 장치(110)가 투입된 이후로, 시간 및 노동력의 비용 대비하여 농가 수익의 생산성은 비약적으로 증대된다.
도 2는 도 1의 여왕벌 위치 추적 장치(100)의 표시 장치(101)의 예시도이다.
상기 표시 장치(101)는 여왕벌의 3D 위치 좌표를 표기하기 위해, xy 표시부와 z 표시부(202)를 가질 수 있다. xy 표시부에서 "5" 및 "6" 컬럼의 사이에 불이 들어온 위치(201)는 여왕벌이 위치하는 xy 좌표에 해당된다. z 표시부(202)는 벌통 내의 깊이에 해당되며 상, 중, 하로 표시될 수 있다. 즉, 관리자는 xy 표시부의 불이 들어온 위치(201)의 수직 아래의 "상"의 깊이 위치에 여왕벌이 위치하고 있음을 확인할 수 있다.
도 3은 도 1의 여왕벌 위치 추적 장치(100)의 개략적 내부 구성도이다. 도 4는 도 3의 FPGA부(303)의 연결 구조의 예시도이다. 도 5는 도 3의 여왕벌 위치 추적 장치(100)의 데이터 처리의 예시도이다. 도 6은 도 3의 여왕벌 위치 추적 장치(100)가 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 예시도이다. 이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 여왕벌 위치 추적 장치(100)는 전원부(301), 센서부(302), FPGA부(303), 자이로 센서부(304), MCU부(305) 및 표시부(306)를 포함하여 구성된다.
상기 전원부(301)는 충전식 2차 전지를 내장하고, 충전된 전원을 위치 추적 장치(100)로 공급하여 휴대성을 지원한다. 또한, 상시 전원의 공급을 위해, 상기 전원부(301)는 가정용 전원 플러그를 구비한다.
상기 센서부(302)는 자기 태그(130)의 자기 신호를 감지하는 복수개의 자기 감지 센서로 구성된다. 센서부(302)는 각 센서마다 자기 태그(130)로부터 x, y, z축을 기준으로 측정되는 각각의 자기 신호 세기를 센싱한다. 물론, 자기 신호의 세기가 클수록 센서로부터 가까운 거리로 측정된다. 센서부(302)는 상기 자기 신호 세기의 센싱 데이터를 FPGA부(303)로 출력한다.
여기서, 상기 자기 감지 센서의 개수가 충분하지 않으면, 센서 값에 노이즈 성분이 존재하여 정확도가 떨어지게 되므로, 노이즈 성분을 줄일 수 있게 충분한 개수의 자기 감지 센서가 요구된다. 또한, 각 센서 사이의 거리가 멀게 되면 그 사이에 움직이는 여왕벌의 위치를 놓칠 가능성이 있으므로 일정 거리 이내에서 균일한 센서 사이의 거리가 요구된다.
한편, 위치 측정 장치(100)의 기판에 상기 자기 감지 센서가 위치하고, 기판이 벌통(110)의 외면에 놓여지기 때문에, 관리자는 센서를 벌통 내부로 삽입할 필요없이 안전하고 편리하게 여왕벌의 위치를 측정을 할 수 있다.
상기 FPGA부(303)는 센서부(302)가 출력하는 센싱된 데이터를 입력받는다. FPGA부(303)는 센싱 값의 동시 측정 및 고속 처리를 위해 입력된 데이터에서 센서 정보를 제거하여 위치 값의 비트 스트림으로 변환한다. FPGA부(303)는 변환된 비트 스트림을 MCU부(305)로 출력한다.
도 4를 참조하면, 5 X 5의 25개 격자형으로 배열된 자기 감지 센서(402)로 구성된 센서부(302)가 도시된다. 1 X 5의 5개 수평 배열된 FPAG로 구성된 FPGA부(303)가 도시된다. 여기서, 각각의 FPGA는 5개의 센서(402)와 연결된다.
여기서, FPGA부(302)가 제거되어 센서부(302)와 MCU부(305)가 직접 연결된 것이라 가정하면, MCU부(305)는 25개의 센서(402)와 통신 처리하는데 '25'의 측정과 처리가 소요된다. 하지만, 각 FPGA마다 5개의 센서(402)가 연결될 경우, MCU부(305)는 5개의 FPGA와 통신 처리하는데 '5'의 측정과 처리로 '25'에 비해 약 5배 정보 동시 측정 및 고속 처리의 효율이 향상된다.
도 5를 참조하면, FPGA부(303)는 센서부(302)로부터 "센서 ID" 및 "값"을 포함하는 센싱 데이터를 입력받는다. 센싱 데이터는 n-1, n 및 n+1 번째의 각 센서의 순서에 따라 나열된다. FPGA(303)는 입력된 센싱 데이터에서 "센서 ID"의 센서 정보를 제거하고 "값"이 센서의 순서에 따라 나열된 비트 스트림으로 변경한다. 그러면, 변경된 비트 스트림에서 n-1, n 및 n번째의 "값"이 나열되어 데이터의 크기가 줄어든다. 참고로, 도 4를 기준으로 설명하면, MCU부(305)는 FPGA부(303)로부터 5개의 센서(402)의 값들을 5회 수신하므로 1개의 센서 값을 25회 수신하는 것에 비해 5개의 동시 측정과 고속 처리의 효율이 향상된다.
상기 자이로 센서부(304)는 자이로 센서로 구성되어 위치 추적 장치(100)의 방위 변화를 센싱한 값을 MCU부(305)로 출력한다.
상기 MCU부(305)는 FPGA부(303)가 출력하는 자기 신호 값의 비트 스트림 및 자이로 센서부(304)가 출력하는 방위 값을 입력받는다. MCU부(305)는 자이로 센서부(304)로부터 입력된 값으로 FPGA부(303)로부터 입력된 값을 보정한다. 즉, 위치 측정 장치(100)에서 불균형, 흔들림, 충격 등의 방위 변화는 기준된 x,y,z 축에 기반된 자기 신호 값을 위해 실시간 측정된 자기 신호 값이 보정된다.
MCU부(305)는 상기 보정의 처리가 완료된 각 센서의 xyz축의 3개 신호 값을 벡터 연산하여 자기 태그(130)에 대한 자기 신호의 세기를 센싱 값으로 계산한다. 계산된 t-1 센싱 주기의 센싱 값과 t 센싱 주기의 센싱 값의 차이(변화량)가 가장 큰 센서(402)는 여왕벌로부터 가장 가까운 곳에 위치한 것으로 해석된다. 따라서, MCU부(305)는 t-1 주기와 t 주기의 계산된 센싱 값을 비교하여 가장 변화량이 큰 상위 3개의 자기 감지 센서(402)를 결정한다.
여기서, MCU부(305)는 상기 변화량이 허용 범위 변화량에 포함될 경우에 한하여 상위 3개의 센서(402)를 결정한다. 왜냐하면, 움직임의 변화량이 허용 범위 변화량을 초과하면, 초과된 변화량은 여왕벌의 움직임이 비정상적으로 큰 값에 해당되므로 이를 배제하기 위함이다.
도 6을 참조하면, MCU부(305)는 결정된 3개의 센서(402)의 센싱 값을 이용하여 x,y,z 공간상의 신호 거리를 계산한다. 계산된 신호 거리는 여왕벌과 센서 사이의 거리이다. MCU부(305)는 3개의 각 센서(402)의 위치가 중심이 되고 계산된 신호 거리를 반지름(r1, r2 및 r3)으로 하는 3개의 구에 대해 내적이 되는 공간을 계산하고, 공간의 중심 위치를 여왕벌의 3D 위치(605)로 계산한다. MCU부(305)는 계산된 여왕벌의 3D 위치(605)의 xyz 좌표값을 표시부(306)로 출력한다.
상기 표시부(306)는 MCU부(305)의 제어에 의해 출력된 여왕벌의 3D 위치(605)를 화면으로 출력한다. 다양한 화면 출력 방식이 적용될 수 있으며 특별한 방식으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 표시부(306)는 육면체의 입체 공간을 벌통(110)의 내부 공간으로 표시하고, 내부 공간에 위치한 여왕벌의 3D 위치(605)를 표시하는 것도 가능할 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 여왕벌 위치 추적 방법의 개략적 순서도이다.
여왕벌은 몸통 부위에 자기 태그(130)의 칩이 부착되어 벌통(110)의 내부에 놓여진다. 이후, 여왕벌을 위치를 확인하기 위해, 벌통의 외부 면에 여왕벌 위치 추적 장치(100)가 놓여진다. 여왕벌 위치 추적 장치(100)는 내장된 2차 전지의 충전 전원을 공급받거나 또는 가정용 전원을 공급받을 수 있다.
여왕벌 위치 추적 장치(100)의 자기 신호 센서(402)는 센싱 주기마다 여왕벌에 부착된 자기 태그(130)의 자기 신호의 세기를 센싱한다(S701). x,y,z 축에 기반된 3개의 자기 신호 세기의 값이 센싱된다.
위치 추적 장치(100)는 FPGA를 통해 동시 측정 및 고속 처리를 위해, 센싱된 데이터에서 센서(402)의 식별 정보를 제거하여 자기 신호 값의 비트 스트림으로 변환한다(S702). 위치 추적 장치(100)의 MCU는 변환된 비트 스트림을 입력받고(S603), 자이로 센서의 측정 값을 입력받는다(S604). 위치 추적 장치(100)는 자이로 센서의 측정 값으로 비트 스트림의 신호 값을 보정한다(S705). 보정에 의해 자기 신호의 값은 x,y,z의 기준 축의 값이 된다.
위치 추적 장치(100)는 보정된 자기 신호 값을 하나의 벡터 값으로 계산하고, 계산된 벡터 값을 이전 주기의 벡터 값과 비교하여 변화량을 계산하고, 계산된 변화량이 가장 큰 상위 3개의 센서(402)를 여왕벌과 가장 가까운 센서(402)로 결정한다(S706). 여기서, 여왕벌의 움직임 변화량이 허용 범위의 변화량 이내일 경우에만 3개의 센서(402)로 결정하고, 허용 범위를 초과하는 변화량은 비정상적으로 큰 여왕벌의 움직임으로 판단되어 배제된다.
변화량이 큰 3개의 센서(402)가 결정되면, 위치 추적 장치(100)는 결정된 센서(402)의 값을 이용하여 센서와 자기 태그(130)의 거리를 계산하고, 계산된 3개의 거리에 3각 측량법을 적용하여 3개의 구가 겹치는 내적 공간의 중심 위치(605)를 여왕벌의 3D 위치로 계산한다(S707). 위치 추적 장치(100)는 계산된 여왕벌의 3D 위치를 표시 장치(101)로 출력하고(S708), 표시 장치(101)는 화면에 여왕벌의 3D 위치를 표시한다(S709).
도 8은 도 1의 여왕벌 위치 추적 장치(100)의 사용 상태도이다.
여왕벌 위치 추적 장치(100)는 휴대용 장치가 되어 벌통(110)의 상면에 놓여지고, 이차 전지(802)로부터 전원을 공급받고, 실시간으로 표시 장치(101)에 여왕벌의 3D 위치를 표시한다.
여기서, 여왕벌 위치 추적 장치(100)는 각 센싱 주기마다 벌통(110)에서 센싱된 여왕벌의 3D 위치를 저장하고, 저장된 여왕벌의 3D 위치 정보는 해당 벌통(110)에서의 양봉 작업을 판단하는데 이용된다. 예를 들면, 각 벌통(110)에서 여왕벌의 위치 및 이전 구기에 대한 움직임 변화량의 정보는 고정 패턴을 형성한다. 즉, 여왕벌은 온도 및 습도에 따라 최적 위치에서 특정 움직임의 패턴을 형성한다. 이미 형성된 고정 패턴과 다른 여왕벌의 3D 위치 및 움직임 변화량이 판단될 경우, 벌통(110)에서의 환경에 무엇인가 변화가 일어난 것으로 판단되므로, 작업자는 직접 벌통(110) 내부에서 육안으로 내검을 실시할 것이 요구된다.
이를 위해, 여왕벌 위치 추적 장치(100)의 MCU부(305)는 고정 패턴 정보를 생성하기 위해 설정된 시간 동안 여왕벌의 3D 위치 정보를 저장하여 추적한다. 여왕벌의 위치 범위 및 움직임 변화량 범위를 포함하는 고정 패턴 정보가 생성된 이후로, MCU부(305)는 고정 패턴 정보와 당해 주기의 움직임을 비교하고, 기준치를 초과하는 위치 및 움직임 중에서 적어도 하나 이상이 판단되면, 표시 장치(101)를 통해 내검을 알리는 알림 정보를 출력할 수 있다. 그러면, 표시 장치(101)의 내검 알림 램프가 켜진 것을 확인한 작업자는 내검을 실시한다. 상기 내검을 통해 작업자는 벌통의 소비를 추가하거나 또는 제거할 수 있다. 또는 온도나 습도의 환경을 조절할 수 있다.
나아가, 각 벌통(110)에 대해 추적된 여왕벌의 3D 위치 정보는 빅 데이터를 형성한다. 빅 데이터는 여왕벌의 활동량, 양봉 환경에 적합한 온도 및 습도를 분석하는 자료로 이용된다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 여왕벌 위치 추적 장치 101 : 표시 장치
110 : 벌통 130 : 자기 태그

Claims (22)

  1. 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 장치에 있어서,
    상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 복수개의 자기 센서가 배열되는 센서부;
    센싱된 데이터를 상기 센서부로부터 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부;
    상기 FPGA부로부터 변환된 비트 스트림을 입력받고, 입력된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 MCU(Micro Controller Unit)부; 및
    상기 MCU부로부터 계산된 여왕벌의 3D 위치를 입력받아 시각적으로 출력하는 표시부를 포함하고,
    상기 MCU부는,
    각 센싱 주기마다 계산된 상기 여왕벌의 3D 위치를 여왕벌의 위치 추적 정보로 저장하고,
    상기 표시부는,
    상기 위치 추적 정보를 입력받아 여왕벌의 이동 경로를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 휴대용 장치로 제작되고, 상기 센서부가 벌통 외부의 일면에 위치하여 벌통 내부에 있는 상기 자기 태그의 위치를 센싱하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    내장된 충전식 2차 전지의 전원 및 가정용 전원을 이용하여 장치내 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 자기 태그로부터 x,y,z 축에 기반된 각각의 자기 신호 세기를 센싱하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 장치에 있어서,
    상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 복수개의 자기 센서가 배열되는 센서부;
    센싱된 데이터를 상기 센서부로부터 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부;
    상기 FPGA부로부터 변환된 비트 스트림을 입력받고, 입력된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 MCU(Micro Controller Unit)부; 및
    상기 MCU부로부터 계산된 여왕벌의 3D 위치를 입력받아 시각적으로 출력하는 표시부를 포함하고,
    상기 FPGA부는,
    복수개의 자기 센서와 연결되고, 연결된 각 자기 센서로부터 출력된 상기 센싱된 데이터에서 자기 센서의 식별 정보를 제거하여 자기 센서의 센싱 값이 나열되는 상기 비트 스트림으로 변환 처리하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    장치의 방위 변화를 센싱하는 자이로 센서부를 더 포함하고,
    상기 MCU부는,
    상기 자이로 센서로부터 센싱 값을 입력받고, 입력된 센싱 값으로 상기 입력된 비트 스트림의 위치 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 장치에 있어서,
    상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 복수개의 자기 센서가 배열되는 센서부;
    센싱된 데이터를 상기 센서부로부터 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부;
    상기 FPGA부로부터 변환된 비트 스트림을 입력받고, 입력된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 MCU(Micro Controller Unit)부; 및
    상기 MCU부로부터 계산된 여왕벌의 3D 위치를 입력받아 시각적으로 출력하는 표시부를 포함하고,
    상기 MCU부는,
    입력된 비트 스트림의 각 자기 센서별 위치 값을 대응되는 이전 주기의 위치 값과 비교하여 가장 변화량이 큰 상위 3개의 자기 센서를 결정하고, 결정된 3개의 자기 센서의 위치 값의 내적을 계산하고, 계산된 내적의 위치를 상기 여왕벌의 3D 위치로 정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 MCU부는,
    여왕벌의 움직임에 따른 오차 변화량을 제거하기 위해, 상기 변화량이 허용 범위 변화량에 포함되는 경우에 한하여 가장 변화량이 큰 상위 3개의 자기 센서로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 MCU부는,
    상기 위치 추적 정보를 이용하여 여왕벌의 위치 범위 및 움직임 변화량 범위를 포함하는 패턴 정보를 생성한 이후로,
    생성된 패턴 정보와 상기 여왕벌의 3D 위치를 비교하여 상기 범위를 초과할 경우, 내검 알림을 상기 표시부로 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 여왕벌의 3D 위치를 이용하여 xy 평면의 위치를 표시하고, z축의 높이 값을 레벨별로 표시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 장치가 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 방법에 있어서,
    배열된 복수개의 자기 센서를 통해 상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 단계;
    FPGA(Field Programmable Gate Array)를 통해, 센싱된 데이터를 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 단계;
    변환된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 단계; 및
    계산된 여왕벌의 3D 위치를 출력하여 시각적으로 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 계산하는 단계는,
    각 센싱 주기마다 계산된 상기 여왕벌의 3D 위치를 여왕벌의 위치 추적 정보로 저장하는 단계이고,
    상기 표시하는 단계는,
    상기 위치 추적 정보를 입력받아 여왕벌의 이동 경로를 출력하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 장치는,
    내장된 충전식 2차 전지의 전원 및 가정용 전원 공급 방식을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 센싱하는 단계는,
    휴대용으로 제작된 상기 장치가 벌통 외부의 일면에 위치하여 벌통 내부에 있는 상기 자기 태그의 위치를 센싱하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 센싱하는 단계는,
    상기 자기 태그로부터 x,y,z 축에 기반된 각각의 자기 신호 세기를 센싱하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 장치가 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 방법에 있어서,
    배열된 복수개의 자기 센서를 통해 상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 단계;
    FPGA(Field Programmable Gate Array)를 통해, 센싱된 데이터를 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 단계;
    변환된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 단계; 및
    계산된 여왕벌의 3D 위치를 출력하여 시각적으로 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 변환 처리하는 단계는,
    복수개의 자기 센서와 연결된 FPGA가 각 자기 센서로부터 출력된 상기 센싱된 데이터에서 자기 센서의 식별 정보를 제거하여 자기 센서의 센싱 값이 나열되는 상기 비트 스트림으로 변환 처리하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    자이로 센서를 통해 장치의 방위 변화를 센싱하는 단계를 더 포함하고,
    상기 자이로 센서의 센싱 값을 입력받고, 입력된 센싱 값으로 상기 입력된 비트 스트림의 위치 값을 보정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 장치가 자기 태그가 부착된 여왕벌의 위치를 x,y,z 좌표의 3D(Dimension) 위치로 출력하는 방법에 있어서,
    배열된 복수개의 자기 센서를 통해 상기 자기 태그의 자기 신호 세기를 센싱하는 단계;
    FPGA(Field Programmable Gate Array)를 통해, 센싱된 데이터를 입력받고, 상기 센서의 동시 측정을 위해 상기 센싱된 데이터를 각 센서에 의한 센싱 값의 비트 스트림으로 변환 처리하는 단계;
    변환된 비트 스트림을 이용하여 여왕벌의 3D 위치를 계산하는 단계; 및
    계산된 여왕벌의 3D 위치를 출력하여 시각적으로 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 계산하는 단계는,
    입력된 비트 스트림의 각 자기 센서별 위치 값을 대응되는 이전 주기의 위치 값과 비교하여 가장 변화량이 큰 상위 3개의 자기 센서를 결정하고, 결정된 3개의 자기 센서의 위치 값의 내적을 계산하고, 계산된 내적의 위치를 상기 여왕별의 3D 위치로 정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    여왕벌의 움직임에 따른 오차 변화량을 제거하기 위해, 상기 변화량이 허용 범위 변화량에 포함되는 경우에 한하여 가장 변화량이 큰 상위 3개의 자기 센서로 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 삭제
  21. 제 12항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    상기 위치 추적 정보를 이용하여 여왕벌의 위치 범위 및 움직임 변화량 범위를 포함하는 패턴 정보를 생성한 이후로,
    생성된 패턴 정보와 상기 여왕벌의 3D 위치를 비교하여 상기 범위를 초과할 경우 내검의 시각적 알림을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 12항에 있어서,
    상기 표시하는 단계는,
    상기 여왕벌의 3D 위치를 이용하여 xy 평면의 위치를 표시하고, z축의 높이 값을 레벨별로 표시하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
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